Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Хиральные лиганды в асимметрическом катализе. Монография
.pdf
in situ.
В табл. 3.20 и 3.21 показаны результаты гидрирования α-
N-ацетиламидокоричной кислоты и ее метилового эфира (схема
111).
Таблица 3.20
Оптическая чистота N-ацетилфенилаланина (286), полу-
ченного при гидрировании α-N-ацетиламидокоричной ки-
слоты (R=H) с использованием родиевых катализаторов на
основе лигандов (284) .
N
Лиганд Растворитель ее, %
п/п
1 284-I CH2Cl2 98.5 (R)
2 284-II CH2Cl2 95.9 (R)
3 284-III CH2Cl2 94.8 (R)
4 284-I MeOH 99.4 (R)
5 284-II MeOH 95.6 (R)
6 284-III MeOH 99.6 (R)
Таблица 3. 21
Оптическая чистота метилового эфира
N-ацетилфенилаланина (286), полученного при гидрирова-
нии метилового эфира α-N-ацетиламидокоричной кислоты
(R=Me) с использованием родиевых катализаторов на основе
лигандов (284)
N
Лиганд Растворитель ее, %
п/п
7 284-I CH2Cl2 99.2 (R)
8 284-II CH2Cl2 97.2 (R)
9 284-III CH2Cl2 76.2 (R)
10 284-I MeOH 97.8 (R)
11 284-II MeOH 95.0 (R)
171
Окончание табл. 3. 21
R
R
N
Лиганд Растворитель ее, %
п.п.
12 284-III MeOH 61.7 (R)
13 284-I TГФ 97.8 (R)
14 284-II TГФ 96.3 (R)
15 284-III TГФ 64.6 (R)
1
O
1
O
R
2
N
H
R
2
N
H
(287)
Схема 112. Реакция асимметрического гидрирования
N-ацетиленаминов (287)
Результаты реакции асимметрического гидрирования
N-ацетиленаминов (287) представлены в табл. 3.22.
Таблица 3.22
Оптическая чистота N-ацетиламинов, полученных при
гидрировании N-ацетиленаминов (287) с использованием
родиевых катализаторов на основе лигандов (284).
N
R1 R2 Лиганд Растворитель ее, %
п.п.
16 t-Bu H 284-I CH2Cl2 86.8 (S)
17 t-Bu H 284-I MeOH 84 (S)
18 t-Bu H 284-I Tol 79 (S)
19 t-Bu H 284-II CH2Cl2 84 (S)
172
Продолжение табл. 3.22
N п.п.
R1 R2 Лиганд Раствори-
ее, %
тель
20 t-Bu H 284-II MeOH 82 (S)
21 t-Bu H 284-II Tol 80 (S)
22 t-Bu H 284-III CH2Cl2 60 (S)
23 t-Bu H 284-III MeOH 65 (S)
24 t-Bu H 284-III Tol 66 (S)
25 Ph H 284-I CH2Cl2 77.3(R)
26 Ph H 284-I MeOH 81.5 (R)
27 Ph H 284-I Tol 88 (R)
28 Ph H 284-II CH2Cl2 87.0 (R)
29 Ph H 284-II MeOH 92.1 (R)
30 Ph H 284-II Tol 82 (R)
31 Ph H 284-III CH2Cl2 27.9 (R)
32 Ph H 284-III MeOH 45.5 (R)
33 Ph H 284-III Tol 43 (R)
34 4-MeC6H5 H 284-I CH2Cl2 67.4 (R)
35 4-MeC6H5 H 284-I MeOH 46 (R)
36 4-MeC6H5 H 284-II CH2Cl2 78.3 (R)
37 4-MeC6H5 H 284-II MeOH 71.3 (R)
38 4-MeC6H5 H 284-III CH2Cl2 18 (R)
39 4-MeC6H5 H 284-I CH2Cl2 78 (R)
40 4-ClC6H5 H 284-I MeOH 84 (R)
41 4-ClC6H5 H 284-I Tol 76 (R)
42 4-ClC6H5 H 284-II CH2Cl2 85.2 (R)
43 4-ClC6H5 H 284-II MeOH 69 (R)
44 4-ClC6H5 H 284-II Tol 68 (R)
45 4-ClC6H5 H 284-III CH2Cl2 30 (R)
46 4-ClC6H5 H 284-III MeOH 56 (R)
47 4-ClC6H5 H 284-III Tol 35 (R)
48 3-NO2C6H5 H 284-I CH2Cl2 96.8 (R)
49 3-NO2C6H5 H 284-I MeOH 97.3 (R)
173
Окончание табл. 3.22
N
п/п
R1 R2 Лиганд Раствори-
тель
ее, %
50 3-NO2C6H5 H 284-II CH2Cl2 96 (R)
51 3-NO2C6H5 H 284-III CH2Cl2 69 (R)
52 3-NO2C6H5 H 284-III MeOH 76 (R)
53 4-NO2C6H5 H 284-I CH2Cl2 100* (R)
54 4-NO2C6H5 H 284-I MeOH 100* (R)
55 4-NO2C6H5 H 284-II CH2Cl2 100* (R)
56 4-NO2C6H5 H 284-II MeOH 100* (R)
57 4-NO2C6H5 H 284-III MeOH 75.8*(R)
58 2-C10H7 H 284-I Tol 93.5 (R)
59 2-C10H7 H 284-I MeOH 86.3 (R)
60 2-C10H7 H 284-II Tol 97.5 (R)
61 2-C10H7 H 284-II MeOH 91.8 (R)
62 2-C10H7 H 284-III Tol 44 (R)
В экспериментах при гидрировании N-ацетил-1-(3нитрофенил)-виниламина (287) было изучено влияние давления
водорода, температуры и растворителя на эффективность гидрирования. Результаты показаны в табл. 3.23.
Таблица 3. 23
Влияние давления водорода, температуры и растворителя
на эффективность гидрирования N-ацетил-1-(3-
нитрофенил)-виниламина (287) при использовании ком-
плекса (285) в качестве катализатора
Давление
5°C/MeOH 5°C/Толуол 20°C/MeOH 20°C/Толуол
Н2
5 бар 99.5 >99.8 99.4 99.7
15 бар
99.7 98.3 99.5 99.6
174
Окончание табл. 3.23
O
O
Давление
5°C/MeOH 5°C/Толуол 20°C/MeOH 20°C/Толуол
Н2
40 бар 98.6 99.6 99.4 99.4
70 бар 99.2 93 99.2 97.8
(287)
O2N
N
H
O2N
N
H
Схема 113. Реакция гидрирования N-ацетил-1-(3-
нитрофенил)-виниламина (287)
Лиганды (284) также проявили высокую эффективность при
получении β-аминокислот. Следует отметить, что E- и Zизомеры исходных дегидро-β-аминокислот ведут себя поразному при асимметрическом гидрировании. В целом оптическая индукция, наблюдаемая при асимметрическом гидрировании Z-изомеров, гораздо ниже, чем при гидрировании Eизомера. А поскольку при синтезе исходных дегидро-βаминокислот получается смесь обоих изомеров, поэтому гидрирование таких смесей характеризуется, как правило, очень низким оптическим выходом. Отметим, что продукты восстановления обоих изомеров имеют одинаковую оптическую конфигурацию. Поэтому высокая энантиоселективность при гидрировании
Z-изомеров является необходимым условием для практического
применения катализаторов в производстве оптически чистых βаминокислот по такому способу. Результаты гидрирования Е-
изомера метилового эфира 3-(N-ацетиламино)кротоновой кислоты (288) с использованием родиевых комплексов, получен-
175
ных in situ из лигандов (284) и [Rh(cod)2]BF4, показаны в табл.
O
3.24.
O
H3C
O
H3C
(288)
H3C N
O
H
H3C
O
H3C N
O
H
H3C
Схема 114. Реакция гидрирования метилового эфира (Е)-3-(N-
ацетиламино)кротоновой кислоты (288)
Таблица 3.24
Конверсии и оптические выходы, наблюдаемые при гид-
рировании метилового эфира (Е)-3-(N-
ацетиламино)кротоновой кислоты (288) с использованием
родиевых катализаторов с лигадами (284)
N
п/п.
Лиганд Растворитель Конверсия,
в %
ее, %
75 284-I CH2Cl2 100 98.8 (S)
76 284-I CH2Cl2 100 99.0 (S)
77 284-III CH2Cl2 100 87.1 (S)
78 284-I MeOH 100 98.6 (S)
79 284-II MeOH 100 99.3 (S)
80 284-III MeOH 100 84.6 (S)
81 284-I TГФ 100 97.7 (S)
82 284-II TГФ 100 98.4 (S)
83 284-III TГФ 100 89.9 (S)
O
176
(288)
O
O
H3C
O
H3C
O
H3C N
O
H
H3C
O
H3C N
O
H
H3C
O
Схема 115. Реакция гидрирования метилового эфира (Z)-3-(N-
ацетиламино)кротоновой кислоты (288)
Таблица 3. 25
Конверсии и оптические выходы, наблюдаемые при гид-
рировании метилового эфира
(Z)-3-(N-ацетиламино) кротоновой кислоты (288) с исполь-
зованием родиевых катализаторов, полученных in situ из
лигандов (284)
N
п/п
Лиганд Растворитель Степень конвер-
сии, в %
ее, %
84 284-I CH2Cl2 64 81.2 (S)
85 284-II CH2Cl2 100 93.8 (S)
86 284-III CH2Cl2 73 51.9 (S)
87 284-I MeOH 97 78.1 (S)
88 284-II MeOH 100 92.8 (S)
89 284-III MeOH 89 90.8 (S)
90 284-I TГФ 56 78.2 (S)
91 284-II TГФ 92 92.1 (S)
92 284-III TГФ 87 21.7 (S)
Как видно из табл. 3.24, гидрирование Е-изомера идет количественно и в некоторых случаях с исключительно высокими
показателями энантиоселективности. Гидрирование же Zизомера при использовании новых катализаторов проходит гораздо менее эффективно (табл. 3.25). Не всегда удается достичь
177
полной конверсии. Значение энантиоселективности меняется
MeOOC
достаточно сильно в зависимости от лиганда и растворителя.
При этом катализаторы на основе лигандов (284-I) и (284-II) в
целом более эффективны по сравнению с катализатором, содержащим лиганд (284-III), за исключением результатов опыта №
89. Из табл. 3.25 видно, что выбор растворителя играет не
меньшую роль, чем небольшая вариация в структуре лиганда.
Наивысшая величина оптической индукции в 93.8 % ee (опыт №
85), полученная при гидрировании Z-изомера, является очень
высокой для этого субстрата, таким образом, вполне удовлетворяет условиям практического использования лиганда (284-II)
при асимметрическом гидрировании дегидро-β-аминокислот.
COOMe
MeOOC
COOMe
Схема 116. Реакция гидрировании диметилового эфира итако-
новой кислоты
В качестве стандартного метода тестирования катализаторов
в энантиоселективном гидрировании часто используется реакция гидрирования производных итаконовой кислоты. Результаты тестирования лигандов (284-I), (284-II), (284-III) в этой реакции представили в табл. 3.26. Для всех реакций была достигнута
полная конверсия, при этом, как видно из табл. 3.26, энантиоселективность процессов относительно невысока и достигает
удовлетворительного значения лишь в опытах 96 и 101.
178
Таблица 3.26
ROR
'
OHO
Оптические выходы, наблюдаемые при гидрировании
диметилового эфира итаконовой кислоты с использованием
родиевого катализатора
N
Лиганд Растворитель ee, %
п/п
93 284-I CH2Cl2 78.3 (R)
94 284-II CH2Cl2 71.0 (R)
95 284-III CH2Cl2 88.8 (R)
96 284-I MeOH 92.4 (R)
97 284-II MeOH 71.2 (R)
98 284-III MeOH 68.1(R)
99 284-I TГФ 82.9 (R)
100 284-II TГФ 83.7 (R)
101 284-III TГФ 91.4 (R)
Кроме родиевых комплексов, была проведена серия экспериментов и с рутениевыми катализаторами. Результаты гидрирования эфиров β-кетокислот показаны в табл. 3.27. Катализатор
готовился по стандартной методике из комплекса [Ru(C6H6)Cl2]2
с нагреванием лиганда в DMF [335]. В целом наблюдались довольно низкие значения оптической индукции. Наивысшее значение энантиоселективности (83% ее) было достигнуто при использовании лиганда (284-II) в гидрировании третбутилового
эфира ацетоуксусной кислоты (опыт № 113).
O O
R OR'
Схема 117. Реакция гидрирования эфиров β-кетокислот
179
Таблица 3.27
Гидрирование эфиров β-кетокислот с использованием ка-
тализатора [Ru(Лиганд)Cl2(DMF)x]
N
п/п
R R‘ Лиганд Раствори-
тель
Конверсия
(%)
ее (%),
(конф)
102 Me Me 284-I MeOH 100 60 (S)
103 Me Me 284-I MeOH 100 53 (S)
105 Me Me 284-II MeOH 81 40 (S)
106 Me Me 284-II MeOH 100 58 (S)
110 Me t-Bu 284-I MeOH 55 55 (R)
113 Me t-Bu 284-II MeOH 20 83 (R)
115 Me t-Bu 284-III MeOH 100 27 (R)
117 Pr Me 284-I MeOH 98 16 (S)
120 Pr Me 284-II MeOH 46 12 (S)
121 Pr Me 284-III MeOH 100 15 (S)
123 i-Pr Me 284-I MeOH 99 16 (S)
126 i-Pr Me 284-II MeOH 44 10 (S)
128 i-Pr Me 284-III MeOH 100 1 (S)
129 Bu Me 284-I MeOH 95 34 (S)
131 Bu Me 284-II MeOH 28 4 (S)
133 Bu Me 284-III MeOH 100 3 (S)
136 t-Bu Me 284-I MeOH 99 26 (S)
138 t-Bu Me 284-II MeOH 78 22 (S)
140 t-Bu Me 284-III MeOH 100 29 (S)
141 Ph Et 284-II EtOH 100 38 (S)
Лиганды с рутениевым катализатором также были протестированы при гидрировании ацетофенона (схема 118), и аналогично работам Нойори [336] рутениевый катализатор дополнительно модифицировали ДМФ хиральным диамином.
180
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]